VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Лесозаготовительные работы ведутся преимущественно сплошнолесосечным способом, что обусловило необходимость проведения лесовосстановительных работ. Из мероприятий по искусственному лесовосстановлению важная роль принадлежит выращиванию посадочного материала в питомниках. Но необходимо также обратить внимание на такие мероприятия по созданию лесных культур, проводимые непосредственно на лесосеках, как подготовка почвы к посеву лесных семян и саженцев в грунт.

Большая часть лесокультурного фонда представлена нераскорчеванными вырубками с числом пней более 600 шт./га и каменистыми почвами. Основными способами искусственного лесовосстановления на таких площадях в настоящее время являются ручная посадка сеянцев сосны или ели с открытой корневой системой под меч Колесова в полосы, подготовленные дисковыми покровосдирателями типа ПДН-1А, ПДН-2 в агрегате с гусеничными трелевочными тракторами ТДТ-55А или ТЛТ-100А, и механизированный посев с одновременной подготовкой почвы с использованием этих же покровосдирателей [1].

Целью исследований является оценка эффективности технологических комплексов машин и анализ новых машин, реализующих эффективные технологии лесовосстановления.

Дисковый покровосдиратель-сеялка ПДН-1 (рис. 1) предназначен для обработки каменистых почв на нераскорчеванных вырубках ельников черничных и близких к ним типов леса. Орудие может применяться для механизированного посева семян хвойных пород, содействия естественному возобновлению леса и прокладки минерализованных противопожарных полос [2].

Рисунок 1 – Дисковый покровосдиратель-сеялка ПДН-1:

А – вид сбоку; Б – вид сверху

1 – рама; 2 – балансир; 3 – диск; 4 – сошник; 5 – пружина; 6 – навесное устройство;

7 – лыжа; 8 – винт; 9 – сеялка; 10 – боронка

Основой конструкции ПДН-1 служит рама 1. На боковых сторонах рамы расположены балансиры 2, на которых установлены дисковые рабочие органы 3. Диски диаметром 0,65 м установлены по схеме «елочка», причем задние диски перекрывают передние в горизонтальной плоскости. Перед дисками к раме шарнирно прикреплен сошник ножевого типа 4, снабженный подрезающей дернину лапой. Сошник удерживается в рабочем положении пружинами 5. На передней части рамы установлено навесное устройство 6. Глубина обработки почвы регулируется лыжей 7 и центральной тягой навесной системы трактора. Ход орудия относительно линии тяги регулируется винтами 8, ограничивающими амплитуду колебаний балансиров. Для высева семян на переднем плече правого балансира шарнирно закреплена сеялка лабиринтного типа 9, приводимая во вращение ступицей заднего правого диска. Семена в почву заделываются боронкой 10.

Техническая характеристика дискового покровосдирателя-сеялки ПДН-1:

1. Тип орудия – навесной;

2. Число одновременно обрабатываемых полос – 1;

3. Ширина борозды, см – до 100;

4. Глубина обрабатываемых борозд, см – 8–15;

5. Габаритные размеры (длина*ширина*высота), мм – 2750*1300*1300;

6. Масса, кг – 700;

7. Количество сеялок, шт. – 1;

8. Тип сеялки – лабиринтный;

9. Емкость семенного барабана, л – 2;

10. Количество высеваемых семян в дозе, шт. – 20–70;

11. Шаг посева, м – 0,7;

12. Способ заделки семян – боронкой;

13. Обслуживающий персонал, чел. – тракторист;

14. Расчетная производительность, км/час – 2,4;

15. Агрегатируется с тракторами ЛХТ-55, ТДТ-55.

Особенность покровосдирателя ПДН-1 заключается в том, что диски не оборачивают срезанный пласт почвы, а только сдвигают дернину (лесную подстилку), обнажая минеральные горизонты почвы, что улучшает условия для прорастания семян и укоренения всходов. Традиционные дисковые бороны прорезают дернину и перерезают корни за счет тяжести самого орудия, поэтому они должны иметь большую массу. В отличие от них у дисковых покровосдирателей ПДН-1 впереди имеется сошник ножевого типа, который перерезает дернину и многочисленные некрупные корни. Такое конструктивное решение позволило максимально снизить массу орудия. Лучший результат при работе покровосдирателя ПДН-1 обеспечивается в том случае, когда лапа сошника и передние диски заглублены на толщину дернины.

При движении агрегата с опущенным в рабочее положение покровосдирателем-сеялкой сошник вскрывает дернину, образуя узкую бороздку, в которую вбегают дисковые рабочие органы и раздвигают дернину в стороны, обнажая минеральные горизонты почвы. Ступица правого заднего диска приводит во вращение семенной барабан, из которого с помощью дозаторов лабиринтного типа забирает порцию семян и сбрасывает их на поверхность обработанной почвы. Следующая за покровосдирателем-сеялкой боронка заделывает семена в почву. При наезде на прочное препятствие нижний конец сошника отклоняется назад, а верхний упирается в поперечный брус рамы. Таким образом создается жесткая система, и орудие на сошнике переезжает через препятствие. Преодолев препятствие, сошник под воздействием усилия пружин возвращается в исходное положение.

Покровосдиратель-сеялка дисковый навесной двурядный (ПДН-2) предназначен для обработки дренированных слабо- и среднезадернелых песчаных и супесчаных каменистых почв на нераскорчеванных вырубках с целью механизированного посева семян хвойных пород или последующего создания культур посадкой, а также содействия естественному возобновлению леса (рис. 2).

Рисунок 2 – .Схема покровосдирателя дискового навесного ПДН-2:

1 – рама; 2 – сошники; 3 – батареи дисков; 4 – ограничители глубины хода;

5 – навесное устройство; 6 – сеялки; 7 – боронки; 8 – пружины сошников;

9 – натяжные винты

Покровосдиратель ПДН-2 состоит из рамы 1, по боковым сторонам которой на балансирах установлены дисковые рабочие органы 3. Перед дисками рабочих секций к раме шарнирно прикреплены два сошника 2 ножевого типа с отрицательным углом вхождения в почву, снабженные подрезающими дерн лапами.

Сошники удерживаются в рабочем положении пружинами 8. На передней части рамы установлено навесное устройство 5. В полостях стоек рамы расположены ограничители глубины хода орудия колесного типа 4. Амплитуда колебаний балансиров регулируется винтами 9. На задних концах балансиров шарнирно установлены сеялки лабиринтного типа 6. К балансирам прикреплены боронки для заделки семян в почву 7.

Принцип действия дискового покровосдирателя-сеялки ПДН-2 аналогичен принципу работы ПДН-1. Регулировка орудия относительно тяги и регулировка дозы высеваемых семян производится так же, как у ПДН-1. Глубина обработки почвы устанавливается перестановкой ограничителей глубины хода орудия по вертикальным рядам отверстий в стойках рамы и изменением длины центральной тяги навесной системы трактора. Перестановка ограничителей глубины хода на более высокий уровень от поверхности почвы обеспечивает заглубление орудия. Удлинением центральной тяги навесной системы трактора достигается выглубление сошников, а укорачиванием – их заглубление. Оптимальный режим работы ПДН-2 обеспечивается теми же соотношениями степени заглубления в почву сошников и передних дисков, что и дискового покровосдирателя ПДН-1.

Техническая характеристика дискового покровосдирателя ПДН-2:

1. Тип орудия – навесной;

2. Число одновременно обрабатываемых полос – 2;

3. Ширина борозды, см – 35–50;

4. Глубина обрабатываемых борозд, см – 6–14;

5. Расстояние между параллельными рядами, образуемыми орудием, м – 1,7;

6. Габаритные размеры (длина*ширина*высота), мм – 2000*2400*1600;

7. Масса, кг – 940;

8. Количество сеялок, шт. – 2;

9. Тип сеялки – лабиринтный;

10. Емкость семенного барабана, л – 2;

11. Количество высеваемых семян в дозе, шт. – 20–70;

12. Шаг посева, м – 0,6–0,7;

13. Способ заделки семян – боронкой;

14. Обслуживающий персонал, чел. – тракторист;

15. Расчетная производительность, км/час – до 2 (парных борозд);

16. Агрегатируется с тракторами ЛХТ-55, ТДТ-55, ТЛТ-100.

Расчетная часовая производительность покровосдирателей, га/час, определяется по формуле

, (1)

где В – ширина захвата, м; υ – скорость передвижения агрегата, м/с;

φ – коэффициент, учитывающий использование скорости, в зависимости от вида работ и почвенных условий, φ=0,6…0,8, принимаем φ=0,7.

Рассчитываем производительность для покровосдирателей при скорости агрегата, равной 2…4,3 км/ч (0,56...1,19 м/с) и строим график (рис. 3).

Рисунок 3 – Зависимость производительности покровосдирателей от скорости передвижения агрегата

Недостатком покровосдирателей являются частые поломки дисков при неизбежных встречах с камнями. При наработке на отказ менее 1-2 рабочих смен покровосдиратель как средство механизации лесохозяйственных работ становится неэффективным.

Производительность труда при ручной посадке сеянцев составляет не более 1000 шт./чел.-смену, или 0,25 га/чел.-смену при норме посадки 4000 шт./га [3]. Соответственно затраты труда на посадку леса на площади 10 тыс. га составят 40 тыс. чел.-смен, что потребует привлечения не менее 1600 квалифицированных работников в течение наиболее благоприятного для посадки леса весеннего периода (25 рабочих дней).

С целью повышения производительности труда на лесовосстановительных работах в дальнейшем будет рассмотрена работа лункообразователя динамического (ударного) действия Л-2У, разработанного в Петрозаводском государственном техническом университете. Целью исследований является оценка эффективности технологических комплексов машин и анализ новых машин, реализующих эффективные технологии лесовосстановления.

Библиографический список

1. Комплексная технология вырубки и восстановления леса. Часть I [Текст]/ А. М. Цыпук, А. В. Родионов. – Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2014. – 43 с.

2. Комплексная технология вырубки и восстановления леса. Часть II [Текст]/ А. М. Цыпук, А. В. Родионов. – Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2014. – 49 с.

3. Механизация обработки почвы на нераскорчеванных вырубках в условиях Карелии [Текст]/ А. И. Соколов, В. А. Харитонов, Т. И. Кривенко. – Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2008. – 100 с.

Код для цитирования: Скопировать